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固态微型谐振器的工作频率高、功率容量大、损耗低、体积小,是目前有望集成的射频滤波器技术,正成为国内外研究的热点。压电材料的选择及成膜质量是谐振器制作的关键,AlN材料因其具有宽带隙、高声速、高阻抗、低密度等优点而成为制作谐振器的优选材料。
本文在前期直流反应磁控溅射法制备AlN薄膜的工作基础上,采用优化的RF反应磁控溅射法制备了具有(002)择优取向的AlN薄膜,重点研究了不同条件对AlN薄膜择优取向的影响,并利用XRD、AFM和SEM分别表征了AlN薄膜的晶粒取向、表面形貌和薄膜截面。结果表明当衬底温度为300℃、射频功率为200W,靶基距为3cm、溅射气压为5Pa和10Pa时,分别在Pt/Ti电极和Mo电极上可沉积高质量的c轴择优取向AlN薄膜。为了制作固态微型谐振器,我们采用直流溅射制备了6层交替的Mo和Ti作为布拉格反射层形成声反射层,Mo和Ti的成膜质量很关键,本文研究了不同条件下Mo和Ti的平滑度,并用AFM进行了表征,结果表明溅射气压0.5Pa,溅射功率80W,衬底温度300℃时,沉积了粗糙度良好的布拉格反射层。结合后期测试方法,借助MEMS技术制备了固态微型谐振器,从薄膜沉积、光刻、电极图形化、AlN刻蚀工艺流程方面,进一步优化制备工艺;使用类似工艺制备出了固态微型滤波器原型。将制得的具有三明治结构的固态微型谐振器构成单端口网络,利用高频网络分析仪测和微波探针台试其频率特性,分析了器件性能的影响因素及相关规律,最终测得串、并联谐振频率(fs、fp)分别为2.38GHz和2.4.0GHz,Keff2、Q的值分别为2.05%和48.2;将所制得的滤波器,通过高频网络分析仪测和微波探针测试了器件的频率特性。